Электроэнцефалограмма, магнитоэнцефалограмма и термоэнцефалограмма: способы регистрации, обработка и представление данных, сравнительный анализ возможностей в исследовании механизмов мозга.

ЭЭГ – смотри вышею вопрос2.

МЭГ – регистрация магнитных полей неконтактным способом, с помощью высокочувствительных к электромагнитным полям датчиков. МЭГ связана с источниками тока, имеющими место в корковых областях, образующих борозды, а не извилины (там ЭЭГ). При помощи МЭГ можно регистрировать основные ритмы ЭЭГ и ВП. Запись осуществляется с помощью сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков ;) в специальной камере, изолирующей магнитные поля мозга от более сильных полей.

Для регистрации электромагнитных полей использовались магнитные катушки с большим числом витков, затем Джозефсон как это сказать то! Изобрел сквиды! – сверхпроводниковые квантомеханические интерференционные датчики. Два сверхпроводника – между ними – диэлектрик. Ток возникает в этой системе только в магнитном поле. А терь использует МОН - магнетометры с оптической накачкой. Оптические – дешевле – пары щелочного металла.

Преимущества:

-много датчиков → пространственная картина распределения электромагнитных полей

-бесконтактная запись → различные составляющие магнитных полей, регистрируемые со скальпа, не претерпевают таких искажений, как при записи ЭЭГ.;;;нет искажений от кожи и костей черепа.

-Только источники, расположенные параллельно черпу и не требую индефферентного элеткрода (мочка уха).

Есть проблема увеличения соотношения сигнал-шум, как и в ЭЭГ. Необходимо усреднение ответов.

Термоэнцефалоскопия.Этим методом измеряют локальный метаболизм мозга и кровоток по теплопродукции. Мозг излучает теплолучи в инфракрасном диапазоне. Водяные пары воздуха задерживают значительную часть этого излучения, но есть частоты (3-5 и 8-14 мкм), в которых тепловые лучи распространяются на большие расстояния, и их можно регистрировать. Инфракрасное излучение мозга улавливается на расстоянии от нескольких см до метра термовизором с автоматической системой сканирования. Сигналы попадают на точечные датчики. Каждая термокарта содержит 10-16 тысяч дискретных точек. Процедура измерений в одной точке длится 2,4 мкс. В работающем мозге температура отдельных участков непрерывно меняется. Построение карты дает временной срез метаболической активности мозга.

Процедура вычитания карты активности мозга, тполученной во время выполнения менее сложной когнитивной операции из карты активности соотвествующей более сложной психической функции.

5. Методы неинвазивного изучения мозга. Рентгеноструктурная томография и метод магнитно-резонансной томографии (ядерно-магнитного резонанса): физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных.

Ядерно-Магнитно-Резонансная томография (ЯМР) основана на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода и на регистрации некоторых их характеристик при помощи мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. Данные ЯМР-томографии дают информацию об изучаемых головного мозга как анатомического, так и физико-химического характера.

Преимущества:

-нет ионизирующего излучения;

-возможно многоплоскостное исследование;

-большая разрешающая способность.

Методы неинвазивного изучения мозга. Метод позитронно-эмиссионой томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ): физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных.

Томография – получение срезов мозга искусственным путем. Для построения срезов используется просвечивание, например рентгеновскими лучами.

Общий принцип томографии был сформулирован Дж. Родоном. Операции, которые выполняются при томографии называются прямым и обратным преобразованием. Прямое – описание мозга и мозговых процессов в форме срезов. Восстановление модели мозга и его работы по срезам – обратное преобразование.

Томография: структурная (рентгеновская) и функциональная (ПЭТ и фМРТ).

Позитронно-Эмисионная Томография (ПЭТ) основана на выявлении распределения в мозге различных химических веществ, которые участвуют в метаболизме мозга. Для этого используют короткоживущие радиоизотопы C11, O15, N13, F18. замещение соответствующего элемента на такой изотоп не влияет на химические свойства вещества, но позволяет проследить его движение. Меченое вещество вводится в вену или инголяционно.

Перечисленные изотопы – позитронноизлучающие. Явление позитронной эмиссии – исход из ядра позитронов, в которой нарушен баланс между позитроном и электроном. Позитрон при взаимодейсчтвии с электроном – процесс аннигиляции (воссоединенияы). При этом выделяется два гамма-кванта, которые разлетаются в противоположные направления под углом 180 градусов.

ПЭТ –камеры – детекторы гамма-излучения собранные в кольца – 8-16 штук. голова человека внутри колец. Затем – трехмерное изображение плотности аннигиляции.

фМРТ. Это использование пармагнитных совйств тех агентов, которые можно ввести в организм. Они не обладают магнитными свойсвтами, но приобретают их, поппав в магнитное поле. Парамагнитные субстанции гемоглобина. ФМРТ измеряет соотношение дезоксигемоглобина (он парамагнитен) к гемоглобину. При активации организма усиливается мозговой кровоток. Происходит снижение количества дензоксигемоглобина. Получение карт локальной активации (т.к. дезоксигемоглобин неравномерно распредлен по мозгу). ФМРТ вытесняет ПЭТ т.к. для него не нужны изотопы.

7. Психофизиологическая проблема. Концепции «локализации» и «децентрализации» (эквипотенционализма). Дискуссия И.П.Павлова и К.Лешли.

Узкий локализационизмисходит из представлений о психической функции как о неразложимой на компоненты единой психической «способности» (например, говорить, писать и т.п.), которая должна быть целиком соотнесена с определенными структурами мозга. Мозг, с их точки зрения, - совокупность различных «центров», каждый из которых «заведует» определенной функцией. Поражение какого-либо центра приводит необратимое нарушение соответствующей способности. Наиболее яркие представители – П. Брока, К. Вернике, Ф. Галль, К. Кляйст. Изначально придерживался узкого лока-зма Павлов, но потом соглдасился с Лурией.

Эквипотенциализм опирается на понимание психических функций, схожее с локализационистским. Понимание локализации то же. НО мозг трактуется как однородное (эквипотенциальное) целое, равноценное и равнозначное по отношению к психическим функциям во всех своих отделах. Психические функции связаны со всем мозгом равномерно. Любое повреждение мозга приводит нарушение всех функций одновременно, пропорциональное размеру очага повреждения (чем больше повреждение, тем хуже с функциями). Наиболее яркие представители – П. Флуранс, Ф. Гольц, К. Лешли, А. Бергсон и представители Вюрцбургской школы.

У Лешли в экспериментах на крысах (вырабтатывал навык) – варьирование место и объем удаления куска мозга после предварительной выработки навыка. Оказалось, что имеет значение только объем удаленного мозгового вещества. Отсюда вывод – неспецифичность мозговоого представительсвтва, широкая связь мозга с психическими функциями.

Теории Павлова и Лешли не отвечают внешней валидности. Т.к. были получены на животных. необходима более гибкая теория. Вторая попытка – Павлов –концепция динамической локализации функций (существование определенного паттерна возбуждения и торможения). Его продолжил МаунтКасл – теория распределенных систем мозга (функция заключена в системе как таковой, множество входов и выходов).

В отечественной науке пересмотрено понятие «локализация». Локализация – системный процесс: психическая функция соотносится с мозгом как определенная многокомпонентная система, различные звенья которой связаны с работой разных мозговых структур. А.Р. Лурия: психические функции – сложны, поэтому должны опираться на сложные системы совместно работающих зон. Системная локализация ВПФ предполагает их многоэтапную иерархическую многоуровневую мозговую организацию.

8. Современные подходы к решению психофизиологической проблемы: дуалистический интеракционизм, «научный материализм» (физикалистский подход), бихевиоральный подход, «функциональный материализм» (функционалистский подход) и «эмерджентистский материализм».

Делятся на 2:

***философские (полусциентистские)

*****дуалистический интеракционизм: Р. Декарт. Душа и тело – две независимые субстанции. Тело – автомат, действует по законам механики при наличии внешних стимулов. Душа состоит из явлений сознания. Объяснение взаимодейтсвия: шишковидная железа в мозгу – посредник между душой и телом. Сторонники: Шернгтон, Пенфилд, Экклс.

*****физикалисткий: идея тождества ментального и физического. Естествознание рано или поздно даст полное объяснение психике. Пенроуз.

*****бихевиоральный: психика проявляется исключительно в поведении. Описание мозга и сознания в единстве в терминах поведенческих актов. Снятие ПФ проблемы. Впервые сформулирован Павловым. Единица описания - рефлекс. Поведение принадлежит и психологии и физиологии.

*****функционалистский подход: психическое явление – ФС мозга не редуцируется к свойствам самого мозга. ПФ появляется в момент объедин-я отд-ных ф-ций моза и качественно не сводимы к отдельным функциям.

******«эмерджентистский материализм: новые взаимод-вия мозговых ф-ций ---- в следствие новые психологические ф-ции. Теория функц. Ситсем Анохина. Работы Бернштейна, Бехтеревой.

***синтетические (экспериментирование, сциентисткие)

*****коррелятивная ПФ: корреляция чего-то с чем то.

*****человек-нейрон-модель: взаимосвязь психолгич и физиологич и и биологич данных, их объединение. Теория функц. систем Анохина. Противопоставление Павловской концепции, т.к. субъект всегда активен. Рассматривал реальное поведение животных, а не обездвиженых, ФС складываются по поводу решения конкретной задачи. Результаты:

1.ВП никак не связано с параметром стимула.

2. ВП детерминируется конечной задачей, которое решает животное.

3. ВП на воздействие светового раздражителя разное в разных ситуациях.

9. «Психофизиологическая проблема» в свете методологических проблем современного естествознания. Теорема К.Геделя и следствия из нее для теории познания. Макро- и микроуровни описания материи (классическая и квантовая физика), нелинейные (неравновесные) системы в физике (И.Пригожин) и мозг.

Психофизиологическая проблема – чисто методическая. Одним из общепринятых способов познания является естественно-научный метод. Он имеет три признака:

-истинность (обоснованность другими теориями)

-интерсубъективность (разные исследовали – одинаковые результаты = надежность)

-системность научного знания (сторого индуктивно-дедуктивная структура)

Две проблемы: непротиворечивость и полнота теорий.

Положения Геделя:

-существенная неполнота арифметики. не все арифм теоремы могут быть выведены из арифметич аксиом. Если арифметика не противоречива – то она не полна.

-доказал, что логика аристотеля не полна.

-доказал невозможность доказательства доказательства.

-нельзя док-ть противоречивость дедуктивной теории, не воспользовавшись методами другой аксиоматической теории. Но это весьма сосмнительная процедура.

-вывод1:решение задачи – отыскание для каждой дедуктивной системы абсолютного док-ва противоречивости весьма малодоказательно.

-вывод2: сущ-ет бесконечно много истинных предложений, которые нельзя формально вывести из аксиом посредством точного перечня правил логического вывода.

-3:процесс математического док-ва не сводится к использованию аксиоматического метода.

-4:безнадежно рассчитывать на то, что понятиям математического док-ва и логической истины можно придать четко очерченную форму.

-5:можно построить ЭВМ с чел-скими возможностями, но низя чтоб она решала всех задач – идеальным мы не можем ничего создать.

Микро и макро уровни имею свою математический аппарат. На микро уровне – процессы обратимы – вода в лед и обратно. А макро-уровни – необратимы: хаос, неопределенность, интропия (поддержание своего состава). Чтобы связать эти два уровня нужно прибегнуть к теории вероятности и относительности, где нет четкого детерминирования. Молекулярный уровень – микро. Макроуровень – психич. процессы. В ПФ микро и макро применяются: микро – нейроны. Как психика проявляется – когнитивные процессы, проявления психики. Зато самые чудные открытия на стыке уровней. Самые красивые дети – мулати! Смесь -форева!!!

Психофизиологическая характеристика функциональных состояний (ФС): определение, типы и способы оценки (диагностики). Особые типы ФС человека. Связь ФС с работоспособностью (эффективностью деятельности).

Функциональное состояние – интегральный комплекс тех качеств и характеристик, которые определяют интенсивность деятельности. Существует несколько классификаций ФС. Например, ФСможет быть положительное или отрицательное, динамического рассогласования или адекватной мобилизации и др. ФСопределяются на 3-х уровнях:

o физиологическом (к нему относятся частота сердечных сокращений, артериальное давление, биохимия крови, мозговые ритмы, дыхание)

o психологическом (сюда относятся когнитивные процессы и субъективный уровень)

o поведенческом (это ошибки, время выполнения, социальные коммуникации и др.)

Все эти характеристики рассматриваются в целом, как цельная динамическая структура.

ФС – это фоновая активность нервных центров, при которой и реализуется та или иная конкретная деятельность человека. ФС оценивается по совокупности средних значений возбудимости, реактивности и лабильности н/с. ФС зависит от мотивационных характеристик деятельности, времени суток и др. ФС регулируется модулирующей системой мозга (РФ и лимбическая система, симпатической и парасимпатической вегетативной НС). Самые высокие результаты д-ти (эффективность) достигается не при самой высокой активации н/с – оптимальное ФС.

Типы ФС:ЭЭГ:

Активное бодрствование альфа и бета-ритм

Спокойное бодрствование альфа-ритм

Дремота альфа и дельта-колебания

Сон (медленный/быстрый) медленный: дельта-ритм, быстрый: бета и гамма

Кома